1.3.1: 2-Aminoessigsäure (Glycin)
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1. Substitutionsreaktionen www.ioc-praktikum.de<br />
<strong>1.3.1</strong> Substitution von Chloressigsäure zu 2-Aminoessigsäure (<strong>Glycin</strong>) (1) über das<br />
Hexamethylentetrammoniumsalz<br />
N<br />
O<br />
O<br />
4 Cl<br />
+ N N<br />
4 H<br />
OH<br />
3<br />
N<br />
1<br />
N<br />
Rückfluss<br />
O<br />
+ 4 NH 3<br />
+ 6 CH 2<br />
O + 4 NH 4 Cl<br />
C 2<br />
H 3<br />
ClO 2<br />
(94.5)<br />
C 6<br />
H 12<br />
N 4<br />
(140.2)<br />
C 2<br />
H 5<br />
NO 2<br />
(75.1)<br />
Arbeitsmethoden: Umkristallisation<br />
Chemikalien<br />
Chloressigsäure<br />
Hexamethylentetramin<br />
Ammoniak-Lösung<br />
Ethanol<br />
Sdp. 189 °C. Verursacht schwere Verätzungen. Sofort mit viel Wasser abspülen.<br />
(Urotropin) Schmp. 280 °C. Sensibilisierend, Hautkontakt vermeiden!<br />
25proz. Verursacht Verätzungen. Sofort mit viel Wasser abspülen.<br />
Sdp. 78 °C, d = 0.79 g/ml, Dampfdruck bei 20 °C: 59 hPa.<br />
Durchführung<br />
Vor Beginn Betriebsanweisung erstellen.<br />
Im 250-ml-Rundkolben mit Rückflusskühler löst man 0.10 mol (9.45<br />
g) Chloressigsäure und 25 mmol (3.50 g) Hexamethylentetramin 1 in<br />
90 ml Ethanol. Zu dieser Mischung werden noch 15 ml 25proz.<br />
wässrige Ammoniak-Lösung gegeben (Konzentration genau einhalten)<br />
2 und anschließend 2 h unter Rückfluss erhitzt.<br />
Isolierung und Reinigung<br />
Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird der ausgefallene<br />
Feststoff über einen Büchnertrichter abgesaugt, der Reaktionskolben<br />
noch mit 10–20 ml Ethanol nachgewaschen (→ E 1 ). Das Rohprodukt<br />
wird in Wasser gelöst, mit einer Spatelspitze Aktivkohle versetzt 3<br />
und kurz aufgekocht. Nach dem Filtrieren (→ E 2 ) über einen Büchnertrichter<br />
wird das Produkt durch Zugabe von Ethanol ausgefällt (→<br />
E 3 ), über einen Büchnertrichter abgesaugt und im Vakuumexsikkator<br />
über Silicagel bei 16 hPa über Nacht getrocknet. Man bestimme<br />
Schmelzpunkt und Ausbeute des getrockneten Reinprodukts.<br />
Ausbeute an 1: 70–80%, Schmp. 232–235 °C (Zers.).<br />
1 Welche Funktion hat das Hexamethylentetramin?<br />
2 Warum ist die Einhaltung der Konzentration hier wichtig?<br />
3 Weshalb ist hier Vorsicht geboten?<br />
Versuch <strong>1.3.1</strong>, Rev. 1.0 1
1. Substitutionsreaktionen www.ioc-praktikum.de<br />
Hinweise zur Entsorgung (E)<br />
E 1 : Wässriges, alkoholisches Filtrat mit Verunreinigungen → Entsorgung (H 2 O mit RHal/Halogenid).<br />
E 2 : Verunreinigte Aktivkohle → Entsorgung (Org. Feststoffe).<br />
E 3 : Wässriges, organisches Lösungsmittel → Entsorgung (H 2 O mit RH).<br />
Auswertung des Versuchs<br />
1 H-NMR-Spektrum von 1 (300 MHz, D 2 O): δ = 3.42 (s, CH 2 ).<br />
13 C-NMR-Spektrum (75.5 MHz, D 2 O) von 1: δ = 41.46 (CH 2 ), 142.47 (C).<br />
IR-Spektrum von 1 (KBr):<br />
100<br />
T [%]<br />
50<br />
3175<br />
1612<br />
1510<br />
0<br />
~<br />
4000 3000 2000 1500 1000 ν [cm -1 ]<br />
* Formulieren Sie den zu 1 führenden Reaktionsmechanismus.<br />
Weitere denkbare Reaktionsprodukte:<br />
N<br />
N<br />
N<br />
N<br />
CO 2<br />
N<br />
N<br />
N<br />
CH 2<br />
Cl<br />
N<br />
A B<br />
CO 2<br />
H<br />
* Mit welchen spektroskopischen Daten und einfachen Versuchen lassen sich A und B ausschließen?<br />
* Diskutieren Sie die denkbaren Reaktionsmechanismen.<br />
Literatur, allgemeine Anwendbarkeit der Methode<br />
„Hexamethylenetetramine, A Versatile Reagent in Organic Synthesis“, N. Blazeviv, D. Kolbak, B. Belin, V.<br />
Sunjic, F. Kajfez, Synthesis, 1979, 161–176.<br />
Versuch <strong>1.3.1</strong>, Rev. 1.0 2